[发明专利]一种奥氏体不锈钢材料硬化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料硬化方法，特别是一种适用于钟表材料奥氏体不锈钢材料的硬化方法。

背景技术

奥氏体不锈钢具有优良的防腐性能，在钟表零件如表座、表带中广泛采用，但奥氏体不锈钢硬度不高，如果直接使用于钟表零件，则容易产生擦伤、划伤。奥氏体不锈钢由于其组织为奥氏体，采用普通热处理时，不会产生相变，因而不能提高其硬度；在其外表施加涂(膜)层(如较硬的气相沉积层)，或镀层(如装饰铬层)可以提高其表面硬度，但这些外加涂(镀)层与基体材料结合力不够，使用时易发生脱落现象，这是不允许的；采用渗氮亦可以提高奥氏体不锈钢表面硬度，但氮与铬形成金属化合物后，不锈钢组织中铬的含量显著降低，使不锈钢不再具有防锈功能。直接采用渗金属处理，难以显著提高其硬度；采用渗金属后再渗氮，仍难以保证奥氏体不锈钢零件各个局部组织中铬的含量在不锈钢允许范围内(组织中含铬量不应低于13％)。

作为精密器件，钟表零件对材料的要求是：(1)防腐性能好，不允许出现任何锈蚀。防锈性能好的钢材组织中含铬量一般不低于13％，钟表零件材料一般采用采用奥氏体不锈钢(组织中含铬量约为18％)；(2)表面硬度高，要求达到1000Hv以上，硬化层厚度不少于0.1mm；(3)硬化层不允许脱落。

但是采用现有技术如常规热处理、气相沉积、渗氮、渗金属处理等都无法满足其要求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于钟表材料奥氏体不锈钢材料的硬化方法，以满足钟表零件防锈、耐磨、不脱层等多种综合性能要求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种奥氏体不锈钢材料硬化方法，包括以下步骤实现：

S1、设置真空渗炉及复合渗透电源，所述复合渗透电源为双阴极直流双电源，其中第一阴极连接有渗金属标靶，第二阴极连接有工件架，所述复合渗透电源的阳极为真空渗炉的炉壁，所述炉壁接地；

所述渗金属标靶为Cr-Ti-Mo复合材料，所述Cr-Ti-Mo复合材料中各组分的重量百分比含量分别为，Cr：50％-70％，Ti：30％-20％，Mo：20％-10％。

S2、放置待渗不锈钢材料于所述工件架，在所述真空渗炉内充入氮气，调整第一阴极工作电压为600V-700V，第二阴极电压为400V-500V，保持炉内温度为500℃-600℃；

S3、调整所述真空渗炉炉内真空度为1Pa-10Pa，保持3-4h；进行渗金属及离子氮化的同步复合渗；

S4、调整所述真空渗炉炉内真空度为10^-1Pa-10^-3Pa，保持2-3h；进行Cr-Ti-Mo复合渗金属处理。

作为一种具体实施例，所述步骤S1中，所述Cr-Ti-Mo复合材料中各组分的重量百分比含量分别为，Cr：70％，Ti：20％，Mo：10％；

所述步骤S2中，调整第一阴极工作电压为600V，第二阴极电压为500V，保持炉内温度为500℃；

所述步骤S4中，调整所述真空渗炉炉内真空度为10^-1Pa。

作为一种具体实施例，所述步骤S1中，所述Cr-Ti-Mo复合材料中各组分的重量百分比含量分别为，Cr：60％，Ti：25％，Mo：15％；

所述步骤S2中，调整第一阴极工作电压为650V，第二阴极电压为450V，保持炉内温度为550℃；

所述步骤S4中，调整所述真空渗炉炉内真空度为10^-2Pa。

作为一种具体实施例，所述步骤S1中，所述Cr-Ti-Mo复合材料中各组分的重量百分比含量分别为，Cr：50％，Ti：30％，Mo：20％；

所述步骤S2中，调整第一阴极工作电压为700V，第二阴极电压为400V，保持炉内温度为600℃；

所述步骤S4中，调整所述真空渗炉炉内真空度为10^-3Pa。

相对现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)硬化后材料硬度高、硬化层较厚：采用本方法硬化后的材料可以在奥氏体不锈钢表层形成0.5mm以下的硬化层，硬化层最高硬度可达到2200Hv，其原因是因为硬化层先采用了渗金属与离子氮化同步复合渗，渗金属中的Ti、Mo、Cr与离子氮化中的氮结合形成了非常硬的金属化合物；然后再采用了高真空条件下Ti-Mo-Cr金属复合渗，可以达到很高的硬度，材料非常耐磨。